OLED照明の分野では、その機能よりも形状が長らく重視されてきました。中国の研究者による新たな研究では、色調整可能なOLEDアーキテクチャが紹介されています。このアーキテクチャは、スペクトル制御の限界を広げるだけでなく、概日リズム照明、特殊な建築デザイン、園芸用途など、OLEDが様々なニーズにどのように応えられるかを改めて示唆しています。
研究チームは、別個の白色光コンポーネントに頼る代わりに、電圧を調整することで暖色から寒色へのリアルタイムの色調整を実現し、最大11,411ケルビンまでの範囲で滑らかなスペクトル遷移を実現しました。しかし、これらの数値の背後には、より深い意味が隠されています。これらのデバイスは、長らく一般照明へのOLEDの応用を阻んできた材料と信頼性の制約の一部を克服する兆しを示しています。すなわち、よりバランスの取れた励起子再結合、より低い動作電圧、そしてより耐久性と柔軟性に優れた照明素子への可能性です。
有機EL 照明はまだ 導かれた から主流の地位を取り戻していませんが、この研究により、有機EL 照明は、視覚的な柔らかさ、スペクトル適応性、およびデザイン優先のフォーム ファクターを必要とするアプリケーションに適した、ニッチではあるものの信頼できるツールとして再位置付けられています。
この記事は、かつて一般照明における次なる大きな進歩として歓迎されたこの技術に関して、一部の専門分野で関心が再燃するかもしれないが、これが技術的な復活を意味するのか、それとも単なる明るい脚注に過ぎないのかは依然として不明である。
色調整機能と高効率化 吉林大学の研究チームによる新たな研究では、相関色温度（CCT）を暖色系の3451Kから寒色系の8073Kまで動的に調整できるOLEDが発表されました。これは、日光サイクルに合わせたり、人間の概日リズムに合わせた屋内照明をサポートしたりするのに最適です。ある構成では、CCT範囲が11411Kに達し、これはこれまでに報告されているOLEDの中で最も広いCCT範囲の一つです。
これらのデバイスは、慎重に設計されたスペーサー材料によって分離された二重発光層構造を採用しており、励起子再結合領域を正確に移動させることができます。これにより、印加電圧に応じてOLEDは青色またはオレンジ色の光を増減させることができます。この技術革新は、商業用インテリアデザイン、教育、医療の分野で急速に普及している調光可能な白色照明のニーズに直接応えます。
オレンジ色ドープOLEDデバイスは、ピーク電力効率106 映画/Wを達成しました。これはOLEDデバイスとしては大幅な改善ですが、現在の高性能LEDパッケージの標準的なレベルを下回っています。この測定は、システムレベルでテストされた白色光素子ではなく、モノクロOLED素子に理想的な実験室環境で行われたことに留意してください。
OLED照明が普及しなかった理由
これらの数字の意味を理解するには、有機EL 照明の開発の歴史と、それが直面した困難を思い出すことが重要です。
2010年代初頭、OLEDパネルは超薄型、拡散光、グレアフリー、そして美しい外観から、一般照明の未来を担うものとして大いに期待されました。しかし、商業的な成功には至りませんでした。米国エネルギー省（DOE）による複数の評価によると、OLED照明が最終的に市場から取り残されたのは、以下の要因が重なった結果です。
効率ギャップ：OLEDは理論上は有望に見えましたが、実際の性能は期待外れでした。米国エネルギー省（DOE）の研究所で行われた試験では、OLED照明器具の効率は通常23～45 映画/Wにとどまるのに対し、同等のLED照明器具は100 映画/Wを超えることも珍しくないことが示されました。現在でも、標準的なLEDはOLEDよりもはるかに高い効率を保っています。
高コストと低歩留まり：米国エネルギー省は、LEDパネルと競合するには、OLEDパネルのコストを1平方メートルあたり約100ドルに抑える必要があると予測しました。しかし、複雑な製造プロセスとパッケージングの課題により、実際のコストははるかに高くなります。
耐久性と信頼性の問題：OLEDは湿気や酸素の影響を受けやすく、早期に黒点や短絡が発生します。通常は標準的なLEDドライバが使用されますが、これはOLEDの特性と互換性がなく、さらなる効率低下やちらつきの問題を引き起こします。
標準とエコシステムの欠如: 交換可能なコンポーネント、標準化されたドライバー、プラグアンドプレイコネクタが不足しているため、有機EL は設計者にとってリスクが高く、インテグレーターにとってコストがかかります。
一方、LED技術は急速に進歩しています。側面発光LEDパネルは、ついに美観においてOLEDに匹敵するようになり、ほぼすべての技術的・経済的指標においてOLEDを上回っています。
これは革命ではなく、単なるニッチな運動なのでしょうか?
では、この新たな研究はOLEDの将来にとって何を意味するのでしょうか？技術の進歩は現実のものです。研究室で製造されたデバイスが示す性能レベルは、かつてOLED照明推進派の理論的な目標でした。しかし、研究室は工場ではなく、ベンチトップ試験の性能がそのまま市場投入可能なソリューションにつながるわけではありません。
業界での採用には、特定の用途シナリオにおける相当な需要が必要です。さらに、成熟したサプライチェーン、コスト削減、そして信頼性の高い寿命データが必要ですが、現状ではこれらが全て不足しています。米国エネルギー省による以前の分析では、構造がしっかりとしたOLEDであっても、高輝度で動作させると寿命が急激に低下することが示されています。さらに、LEDとは異なり、OLEDには現在、LM-80に類似した標準化された寿命試験システムが存在しません。
それでもなお、OLEDは現代の照明用途において、非常に狭いながらも非常に有望な開発の道を歩んでいます。特に、視覚的な柔らかさ、デザインとの融合、そして調整可能性が、単純なルーメン/ワットの経済性よりも重要となる用途においては、その可能性は大きいでしょう。デザイナーたちは、彫刻のような薄型フォームファクターでありながら、グレアのない視覚的に豊かな照明を提供できるOLEDの能力を依然として高く評価しています。